СПОСОБ ВАКУУМНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ Российский патент 1998 года по МПК A23B4/37 A23L3/44 F26B5/06 

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к вакуумной сушке жидких, пастообразных или плоских твердых высоковлажных материалов, и может быть использовано в пищевой, химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен способ сублимационной сушки пищевых продуктов, включающий предварительное замораживание продуктов до температуры минус 10^oC, загрузку в вакуумную камеру с находящимся в ней цеолитом с температурой плюс 90 - 110^oC и вакуумирование до остаточного давления 100 Па. После набора вакуума в камере происходит процесс тепло- и массообмена между цеолитом и продуктом, при этом за счет тепла, передаваемого от цеолита к продукту, происходит сублимация льда в последнем. Выделяющийся при сублимации водяной пар поглощается цеолитом [1].

Известен способ вакуумной сублимационной сушки, при котором предварительно замороженный продукт загружают в емкость и устанавливают в вакуумную камеру, включают вакуумный насос и вакуумируют до остаточного давления 12 - 126 Па (0,09 - 0,95 торр). После этого включается обогрев днища емкости с продуктом. Пары воды, возгоняющиеся в процессе сушки из продукта, конденсируются в десублиматоре, а неконденсирующиеся газы выбрасываются в атмосферу. После достижения высушиваемым продуктом конечной влажности процесс сушки считается законченным [2].

Однако данный способ требует значительного аппаратурного обеспечения, т. к. для предварительного замораживания продукта необходимы морозильные камеры, а для поддержания вакуума требуется непрерывная работа вакуумного насоса. Это влечет за собой значительные затраты на электроэнергию, а также удлиняет весь процесс сушки.

При создании изобретения решалась задача получения высококачественного, экологически чистого сублимированного материала с минимальным содержанием влаги при одновременной экономии электроэнергии и сокращении времени сушки.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе вакуумной сублимационной сушки, включающем загрузку в вакуумную камеру материала, подлежащего сушке, создание предварительного вакуума с помощью вакуумного насоса, подвод тепловой энергии к высушиваемому материалу, конденсацию паров воды на охлаждаемой поверхности конденсатора и дальнейшее повышение вакуума в камере, согласно изобретению, поддержание вакуума в камере осуществляют за счет использования эффекта криозахвата путем охлаждения поверхности конденсатора до температуры 77 К.

Использование эффекта криозахвата позволяет поддерживать в камере высокий вакуум без применения вакуумного насоса и непрерывный низкотемпературный режим, т.к. конденсатор кроме функции конденсации выполняет одновременно функции вакуумного насоса и охлаждения материала. Это дает значительную экономию энергоресурсов, сокращает время сушки при одновременном повышении качества готового материала.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена установка для вакуумной сублимационной сушки, включающая вакуумную камеру 1, вакуумный насос 2 с вакуумным вентилем 3, емкость 4 для жидкого азота с вентилем 5. Внутри камеры 1 размещены криопанель 6 заливного типа, экранно-вакуумная изоляция 7, расположенный на поддонах 8 высушиваемый материал 9 и электронагреватель 10.

Способ осуществляется следующим образом:
Подлежащий высушиванию материал 9, уложенный на поддоны 8, загружают в вакуумную камеру 1, которая через вентиль 3 откачивается вакуумным насосом 2 до давления 133 Па (1 торр). При откачке материал, содержащий влагу, самозамораживается до температуры минус 0^oC - 5^oC, после чего закрывают вентиль 3 и отключают насос 2. Одновременно открывают вентиль 5 и жидкий азот из емкости 4 подают в криопанель 6. После подачи жидкого азота в криопанель температура материала понижается до температуры минус (30 - 40)^oC. При охлаждении криопанели 6 до температуры 77 К начинает проявляться эффект криозахвата, когда находящиеся в объеме вакуумной камеры 1 неконденсируемые при данном давлении газы (азот, кислород, воздух и др.) внедряются в конденсат газа-компонента, в данном случае паров воды, содержащихся в сублимируемом материале, и вместе конденсируются на поверхности криопанели 6 [3]. За счет эффекта криозахвата в камере достигается вакуум порядка 5,3•10^-1 Па (4•10^-3 торр). Для ускорения процесса сублимации включают нагреватель 10 и при давлении в камере 6,5 Па (5•10^-1 торр) процесс останавливают и поддоны 8 с сублимированным материалом 9 выгружают из камеры 1.

Источники информации:
1. Авт. св N 1231347, МКИ F 26 B 5/06, 1986 г.

2. Авт. св. N 1474405, МКИ F 26 B 5/06, 1989 г. (прототип).

3. Хэфер Р. Криовакуумная техника. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 96.

Способ может быть использован при вакуумной сушке жидких, пастообразных или плоских твердых высоковлажных материалов. Подлежащий высушиванию материал загружают в вакуумную камеру и производят ее откачку. После достижения температуры в материале 0^oС - (-5)^oС вакуумный насос отключают и подают жидкий азот в криопанели, установленные в вакуумной камере. Получают высокочастотный сублимированный материал при одновременной экономии электроэнергии и сокращении времени сушки. 1 ил.

Способ вакуумной сублимационной сушки, включающий загрузку в вакуумную камеру материала, подлежащего сушке, создание предварительного вакуума с помощью вакуумного насоса, подвод тепловой энергии к высушиваемому материалу, конденсацию паров воды на охлаждаемой поверхности конденсатора и дальнейшее повышение вакуума в камере, отличающийся тем, что дальнейшее повышение вакуума осуществляют за счет использования эффекта криозахвата путем охлаждения поверхности конденсатора до температуры 77К при отключенном вакуумном насосе.